用C#模擬“嗜睡的理發師”問題

2019-11-17 04:05:35

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供稿：網友

       近日，一直在思考操作系統老師留給我們的一個進程同步問題。

        問題是這樣的：一個理發店由一個有N張沙發的等待室和一個放有一張理發椅的理發室組成。沒有顧客要理發時，理發師便去睡覺。當一個顧客走進理發店時，如果所有的沙發都已被占用，他便離開理發店；否則，如果理發師正在為其他顧客理發，則該顧客就找一張空沙發坐下等待；如果理發師因無顧客正在睡覺，則由新到的顧客喚醒理發師為其理發。在理發完成后，顧客必須付費，直到理發師收費后才能離開理發店。試用信號量實現這一同步問題。并編寫一程序進行模擬。

        因為剛學過進程管理這一內容。用信號量實現并不困難。

        分析可知：顧客進程和理發師進程之間存在著多種同步關系：

        （1）只有在理發椅空閑時，顧客才能坐到理發椅上等待理發師理發，否則顧客便必須等待；只有當理發椅上有顧客時，理發師才可以開始理發，否則他也必須等待。這種同步關系類似于單緩沖（對應于理發椅）的生產者——消費者問題中的同步關系，故可通過信號量empty和full來控制。

        （2）顧客理完發后必須向理民師付費，并等理發師收費后才能離開，而理發師則需等待顧客付費，并在收費后通知顧客離開，這可分別通過兩個信號量payment和receipt來控制。

        （3）等候室中N張沙發是顧客進程競爭的資源，故還需要為它們設置一個資源信號量sofa。

        （4）為了控制顧客人數，使顧客能在所有的沙發都被占用時離開理發店，還必須設置玫個整型變量count來外處理理發店中的顧客進行計數，該變量將被多個顧客進程互斥地訪問并修改，這可通過一個互斥信號量mutex來實現。

        所以為解決這一問題，需要設置一個整型變量count用來對理發店中的顧客進行計數，并需設置6個信號量。其中：mutex用來實現顧客進程對count變量的互斥訪問，其初值為1；sofa是對應于等待室中N張沙發的資源信號量，其初值為N；empty表示是否空閑的理發椅，其初值為1；full表示理發椅上是否坐有等待理發的顧客，其初值為0；payment用業等待付費，其初值為0；receipt用來等待收費，其初值為0；具體的算法描述如下：

        var count:iteger=0;

                mutex,sofa,empty,full:semaphore:=1,N,1,0;

                cut,payment,receipt:semaphore:=0,0,0;

        begin

            parbegin

                guest:begin

                                  wai(mutex);

                                  if(count>N) then

                                  begin

                                      signle(mutex);

                                      離開理發店;

                                  end

                                  else

                                  begin

                                      count:=coun+1;

                                      if(count>1) then

                                      begin

                                          wait(sofa);

                                          在沙發中就坐;

                                          wait(empty);

                                          從沙發上起來;

                                          signal(sofa);

                                      end

                                      else /* count=1 */

                                          wait(emPRy);

                                      在理發椅上就坐;

                                      sinal(full);

                                      理發;

                                      付費;

                                      sinal(payment);

                                      wait(receipt);

                                      從理發椅上起來;

                                      signal(empty);

                                      wait(mutex);

                                      count:=count-1;

                                      signal(mutex);

                                      離開理發店;

                                  end

                          end

                barber:begin

                                  repeat

                                      wait(full);

                                      替顧客理發;

                                      wait(payment);

                                      收費;

                                      sinal(receipt);

                                  untile false;

                            end

          parend

        end

        算法出來了，但現在問題是如何用程序來模擬呢？

        因為我們對C#語言比較熟悉，所以首先想到設計一個windows應用程序來模擬。在C#中命各空間System.Threading定義了許多有關線程同步和互斥的類和方法。但具體該怎樣使用我還不得要領，思考中……

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